Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię studenta Płachecki Konrad
|
Symbol grupy ED. 3.5 |
||||||
Data wyk. Ćwiczenia
1996-11-13 |
Symbol ćwiczenia
10.2
|
Temat zadania Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności objętościowej cieczy. |
|||||
|
ZALICZENIE |
|
|
Ocena |
Data |
Podpis |
|
1. Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie metody wyznaczania współczynnika rozszerzalności objętościowej cieczy wykorzystując zmianę gęstości cieczy w różnych temperaturach.
Mechanizm rozszerzalności objętościowej tłumaczy się wykorzystując znajomość sił międzycząsteczkowych. Są to siły krótkiego zasięgu - pojawiają się tylko w przypadku, gdy odległości między cząsteczkami są bardzo małe, porównywalne z rozmiarami samych cząsteczek - około 10 *.
Są to siły pochodzenia elektrycznego, sprowadzające się do przyciągania się ładunków znaku przeciwnego i odpychania ładunków jednakowego znaku. W rezultacie siłę działającą między cząsteczkami można w pierwszym przybliżeniu uważać za sumę siły przyciągające i odpychającej:
Siła odpychania maleje szybciej w miarę wzrostu odległości cząstek niż siła przyciągania, wobec tego na większych odległościach drobiny przyciągają się, a przy zbliżaniu się wzajemnym - zaczynają się odpychać. Istnieje więc pewna odległość r=r0 dla której F=0.
W punkcie tym energia potencjalna osiąga minimum, tak więc r0 jest odległością równowagi.
W cieczach cząstki wykonując chaotyczne ruchy cieplne zderzają się między sobą przekazując energię kinetyczną. Wzrost temperatury ciała związany z przyrostem energii kinetycznej cząstek powoduje zwiększenie średniej odległości między atomami, a więc i węzłami sieci krystalicznej, co w rezultacie powoduje zwiększenie wymiarów całego ciała.
W celu ilościowego opisu zjawiska rozszerzalności cieplnej ciał, wprowadza się pojęcie współczynnika rozszerzalności objętościowej :
V0 - objętość ciała w temp. 273.15 K
ΔV - zmiana objętości odpowiadająca zmianie temp. ΔT
W praktyce posługujemy się pojęciem średniego współczynnika rozszerzalności objętościowej w określonym przedziale temperatur T1-T2:
Wykorzystują znajomość gęstości cieczy w różnych temperaturach
i
przy czym:
otrzymuję :
skąd :
W przypadku, gdy pomiary wykonujemy dla stałej masy cieczy i wprowadzając masę pustego piknometru mp możemy gęstości cieczy wyrazić:
oraz uwzględniając, że wskutek rozszerzalności objętościowej szkła wzrośnie objętość
piknometru: otrzymam końcową zależność, którą wykorzystam do
przeprowadzenia obliczeń:
Wyniki pomiarów i obliczeń zapisane są w tabeli.
|
mp |
m0 |
mT |
T0 |
T |
ΔT |
β0-T |
βo-T |
L.p. |
kg⋅10-3 |
kg⋅10-3 |
kg⋅10-3 |
K |
K |
K |
K-1 |
K-1 |
1 |
43.07 |
122.86 |
122 |
278 |
334 |
56 |
|
|
2 |
43.06 |
123.26 |
121.82 |
278.5 |
335 |
56.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wartość średnia współczynnika β wyniesie :
Wyznaczanie błędu metodą różniczkowania funkcji.
= =
= =
ΔT = ΔTT + ΔT0 = 2K
Δm0 = ΔmT = Δmp = 10⋅10-3kg
=
Procentowo: